DE2730625B2

DE2730625B2 - Verfahren zur Herstellung von stark verzinnten Kupferdrähten

Info

Publication number: DE2730625B2
Application number: DE19772730625
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 4500 Osnabrueck Gravemann; Meinhard Dipl.-Ing. 4507 Hasbergen Hecht; Johannes 4512 Wallenhorst Witte
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1979-05-17
Also published as: BR7800157A; DE2730625A1; DE2730625C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stark verzinnten Kupferdrähten, bei dem ein gczcqener Kupferdraht galvanisch verzinnt und anschließend weichgeglüht bzw. ein Kupferdraht zunächst galvanisch verzinnt, darauf in seinem Querschnitt durch Ziehen reduziert und anschließend weichgeglüht wird.

Für die Herstellung von elektrischen Leitungen und Schaltungen >vird häufig verzinnter Kupferdraht benötigt, wobei die Zinnschicht die Aufgabe hat, die Lötverbindungen zu vereinfachen. Die Zimischicht kann darüber hinaus auch in einigen Fällen als Korrosionsschutzdienen.

Ein Verfahren zur Herstellung von verzinnten Drähten besteht darin, daß man einen Kupferdraht durch eine Wanne mit geschmolzenem Zinn hindurchführt, wobei Wannenlänge und Geschwindigkeit des Kupferdrahtes so gewählt sind, daß im Laufe der Wanderung des Drahtes durch das geschmolzene Zinn dieser zugleich ausgeglüht wird und dabei die durch die vorhergegangenen Ziehvorgänge entstandene Kaltverfestigung beseitigt wird. Die Erzielung einer zentrischen Auflage nach diesem unter dem Fachausdruck »Feuervcrzir.nung« bekannten Verfahren ist mit großen Schwierigkeiten verbunden. Eine starke Exzentrizität der Auflage führt aber zu einer negativen Beeinflussung der geforderten Löteigenschaften.

Eine weitere Fertigungsmöglichkeit besieht darin, den Kupferdraht galvanisch zu verzinnen und diesen verzinnten Kupferdraht anschließend auf die gewünschte Endabmessung zu ziehen und im gleichen Arbeitsgang in einer nachgeschalteten Durchlaufglühe zu glühen. Dieses Verfahren wird heute in großem Maße bei der Fertigung von Drähten mit dünnen Zinnauflagen angewendet. Infolge der aus wirtschaftlichen Gründen notwendigen hohen Durchlaufgeschwindigkeiten sind Glühtemperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des Zinns erforderlich. Hierdurch bedingt können Schichtdicken in der Größenordnung von J μιη nicht überschritten werden, ohne daß es zu einer exzentrischen Zinnauflage kommt.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das galvanische Verzinnung !verfahren dahingehend zu > verbessern, daß mit diesem Verfahren verzinnte Kupferdrähte mit konzentrischen Schichten von mehr als 3—7 μπί Schichtdicke hergestellt viierden können. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß ein Kupferdraht mit

κι einer niedrigen unterhalb der Schmelztemperatur des Zinns liegenden Erweichungstemperatur verwendet wird und der auf Fertigmaß gezogene verzinnte Kupferdraht zwei bis acht Stunden bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Zinns

ι > weichgeglüht wird. Die gewählte Glühtemperatur liegt um mindestens 150° niedriger als die in den bisher bekannten kontinuierlichen galvanischen Verrhnungsanlagen übliche Temperatur. Sie liegt auch unter der Schmelztemperatur des aufgebrachten Zinns, wodurch

:i) eine Verlagerung der durch den galvanischen Prozeß in gleichmäßiger Schichtdicke aufgebrachten Zinnschicht vermieden wird. Die niedrige Weichglühtemperatur, die durch den Einsatz eines Kupferdrahtes hoher Reinheit möglich wird, muß aber für eine längere Zeit

;·" aufrechterhalten werden, um die durch die vorhergegangenen Kaltzüge aufgetretene Verfestigung im Kupferdraht zu beseitigen. Die niedrigen Glühtemperaturen reichen aber aus, um auch das galvanisch aufgebrachte Zinn zu rekristallisieren und dadurch die

in beim galvanischen Verzinnen gefürchtete Whiskerbildung zu vermeiden.

Die Langzeitglühung der verzinnten Kupferdrähte wird zweckmäßigerweise unter nicht reduzierender Atmosphäre in einem Topfofen durchgeführt.

ι, Bei Glühtemperaturen im oberen Bereich des Weichglühtemperaturintervalls bzw. bei längeren Glühzeiten kann die sich zwischen Kupfer und Zinn ausbildende Diffusionsschicht über ein vertretbares Maß hinausgehen. Zur Vermeidung dieser Schwierig-

i.. keiten wird gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, vor dem galvanischen Verzinnen eine Nickelschicht von weniger als 2 μπι auf den Kupferdraht galvanisch aufzubringen. Diese Nickelschicht verhindert bzw. verlangsamt als Diffusionssper-

i, re die Diffusionsschichtbildung zwischen Kupfer und Zinn. Das Verfahren gemäß der Lehre der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil dann anwenden, wenn auf einen Draht von 1,5 bis 2,5 mm Durchmesser eine Zinnschichi von 15 bis 20 μιη aufgebracht, der verzinnte

ν Draht auf 0,5 bis 0,8 mm heruntergezogen und anschließend der Draht mindestens 4 Stunden bei höchstens I55°C geglüht wird. Die Schichtdicke der Zinnauflage beträgt dann bei dem fertigen Draht ca. 5 bis 7 μιη, kann aber auch durch Aufbringen größerer

■■■■: .Schichtdicken bzw. durch kleinere Ausgangsquerschnitte vergrößert werden. So ist es beispielsweise möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verzinnte Kupferdrähte mit Zinnschichten von mehr als 10 μιτι Dicke herzustellen.

t.i Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel I

Auf einen Kupferdraht von 2 mm Durchmesser wird

<,-> in einem galvanischen Bad eine Zinnschicht von I8jim Wanddicke niedergeschlagen. Im selben Arbeitsgang wird der verzinnte Draht auf 0,7 mm Durchmesser heruntergezogen. Nach dem Ziehen wird der Draht auf

Spezialtromnieln in einer Langzeitglühung bei ca. 155° C und sechs Stunden Dauer in Luft weichgeglüht. Der gegiühte Draht hat dann Festigkeitswerte zwischen 200—250 N/mm² Zugfestigkeit bei Streckengrenzenwerten ^ 100 N/mm². Die Drähte erfüllten sämtliche Bedingungen bezüglich der Lötbarkeit auch nach einer verschärften Alterung. Bei diesem Alterungstest werden üblicherweise Proben des verzinnten Drahtes 24 Stunden lang bei 155° C geglüht.

Beispiel Il

Auf einen Kupferdraht von 1,5 mm Durchmesser wird in einem galvanischen Bad zunächst eine Nickelschicht

von 1 μηι und im gleichen oder einem gesonderten Arbeitsgang eine Zinnschicht von 15 μπι niedergeschlagen. Der Draht wird nachfolgend an 0,5 mm Durchmesser heruntergezogen und auf Spezialglühtrommeln an Luft bei 180°C und sechs Stunden Dauer weichgeglüht Durch die vorhandene Nickelschicht von ca. 0,3 μπι wird die Diffusionsschichtbildung zwischen Kupfer und Zinn verhindert bzw. verlangsamt Hierdurch ist gewährleistet daß sich Diffusionsschichten von nur maximal 1,5 μπι ausbilden können.

Die so gefertigten Drähte erfüllten sämtliche Bedingungen bezüglich der Lötbarkeit auch nach einer verschärften Alterung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von stark verzinnten Kupferdrähten, bei dem ein gezogener Kupferdraht galvanisch verzinnt und anschließend weichgeglüht bzw. ein Kupferdraht zunächst galvanisch verzinnt, darauf in seinem Querschnitt durch Ziehen reduziert und anschließend wexhgeglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupferdraht mit einer niedrigen, unterhalb des Schmelzpunktes von Zinn liegenden Erweichungstemperatur verwendet wird und der auf Fertigmaß gezogene verzinnte Kupferdraht zwei bis acht Stunden bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Zinns weichgeglüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichglühung im Temperaturbereich 170° —140°C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichgiühung in nicht reduzierender Atmosphäre durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem galvanischen Verzinnen eine Nickelschicht von weniger als 2 μιτι auf den Kupferdraht galvanisch aufgebracht wird.